文章来源《元宇宙与碳中和》
一、出行元宇宙概念界定
所谓“衣食住行”,是亘古不变的人类四大基本生活需求。
尽管“行”被放在了最后一位,但从古至今,人类在出行方式的创新与提升上的追求从未停止。
在传奇志怪小说中常出现的可“日行千里,夜行八百”,具备飞毛腿技能的江湖异士的设定,或是孙悟空最远可达十万八千里的筋斗云中,我们均可看出古人对于出行效率提升的期待与向往。
人类最原始的出行方式是靠双脚丈量土地。
此后,人类社会经历了两次出行革命。
第一次出行革命是驯化马匹,用畜牧力来帮助人类出行;
第二次出行革命是物理发展,在工业革命下,人类发明了蒸汽机,开始用汽车、轮船和飞机出行。
纵观人类社会的发展史,出行革命推动着人类文明进程的发展。
反之,人类对出行方式的效率与舒适度等需求的升级,以及科技推动下的社会生产力提升,同样促进着出行方式的变革与发展。
在公共出行领域,地铁、公交、火车、高铁、轮船与飞机等出行工具的逐步发展与完善,构成了海陆空立体出行网络;
在私人出行领域,私家车也得到了极大的普及,成为私人出行领域最为重要的出行工具。
从个人生活上看,多元的出行工具与完善的出行网络满足日常生活、工作、娱乐等场景的出行需求;
从国家经济上看,出行工具与出行网络构成的交通基础设施与通达能力,是保障与推动经济发展的基础设施与能力。
一方面,经济的持续发展将带动全社会的出行需求进一步扩大。相关数据显示,以载客里程和预计汽车保有量计算,到2030年,全球出行需求将增长70%。
出行规模的扩大,特别是汽车出行规模的扩大,将使城市交通变得更加拥堵,降低出行效率,此外海量出行也将给环境治理带来更加严峻的挑战。
另一方面,随着生活质量的提升,民众对安全、便捷、高效、绿色、经济的出行需求也将日益强烈。
面对日益增长的出行规模与质量需求,以及随之而来的严峻挑战,出行产业亟须一场技术创新、产品创新、模式创新的颠覆式革命,以实现出行效率、质量、体验等多方面的跃迁升级,创造更大的价值。
在以云计算、大数据、人工智能、区块链为代表的新一代数字化技术蓬勃发展的背景下,出行产业也将迎来新一轮革命。
在碳中和与元宇宙相互融合的大趋势之下,出行元宇宙将成为人类社会出行方式的第三次革命。
我们将出行元宇宙定义为:以多元出行工具为载体的智慧基础设施生态,是集能源网络、计算网络、感知网络、通信网络、交通网络、服务网络于一体的融合生态。
从广义的出行方式类型上看,出行元宇宙可分为汽车出行元宇宙、轨道出行元宇宙、航运出行元宇宙、航空出行元宇宙、立体出行元宇宙等,上述各类出行方式元宇宙在协同融合之中构成了广义的出行元宇宙。
在广义的出行元宇宙中,综合考虑各类出行方式的重要性、广泛性及其对整体碳中和与元宇宙实现的价值等多重因素,我们认为,以智能电动汽车为载体的智能电动汽车出行元宇宙是实现广义的出行元宇宙的重中之重,也是实现广义出行元宇宙的首要着力点。
因此,我们将智能电动汽车出行元宇宙定义为狭义的出行元宇宙,其具体定义是:
以智能电动汽车为载体的城市级分布式智慧基础设施生态,是集能源网络、计算网络、感知网络、通信网络、交通网络、服务网络于一体的融合生态;
具备能源低碳化、计算高能化、感知融合化、通信无缝化、运力智能化、服务即时化的特征。
作为狭义的出行元宇宙的载体,智能电动汽车是城市一级基础设施中能源、计算、感知、通信网络中的移动调节单元,也是城市交通网络中的智能运力单元,并依托智能电动汽车的多元化空间属性,构成城市服务网络的智能服务单元。
狭义的出行元宇宙是实现广义的出行元宇宙的第一步,随着空间的横纵向深化拓展,以及出行工具类型的逐步渗透,狭义出行元宇宙最终将成为一体化的、虚实共生的、立体的出行元宇宙,实现出行产业的能源流、信息流、价值流的融合统一。
二、出行元宇宙的内涵特征
(一)出行元宇宙与碳中和的关系
智能电动汽车是出行元宇宙的首要着力点,是实现碳中和的根本途径是能源结构从化石能源走向以光能、风能等新能源为代表的循环能源,从根本上解决人类社会可持续发展的能源供给问题。
作为人类生活的必要活动,出行导致的碳排放量不容忽视。
以中国为例,2020年,中国交通运输行业碳排放量占全国碳排放量的比例为16%。
当前,中国人均汽车保有量远低于欧美发达国家,在可预见的未来,持续增长的汽车保有量将带动交通运输行业的碳排放量持续增长。
在此背景之下,出行产业能否率先实现碳中和显得至关重要。智能电动汽车,正是实现出行产业碳中和的必然选择。
一方面,汽车作为出行产业的主要能耗终端,其电动化转型将减少化石能源的一次使用,而采用以光能、风能为主的“绿电”将有效减少出行产业的碳排放量。
另一方面,智能电动汽车将作为移动能源调节单元,能够对以“绿电”为主的新型能源网络起到至关重要的“削峰填谷”的调节作用,有效提高“绿电”的利用效率,并保障新型能源网络的稳定性、可靠性与安全性。
智能电动汽车,正是新型能源网络的最佳移动能源调节单元。
智能电动汽车市场规模的扩张,使得动力电池产业迎来规模效应,动力成本得以降低,同时为大规模电池储能带来更多的可能性与机会。
依托车上搭载的动力电池,在有效的能源管理调度之下,智能电动汽车可被视为虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP),作为一个特殊电厂参与电力市场交易和电网运行,对外既可以作为“正电厂”向系统供电,也可以作为“负电厂”消纳系统的电力,从而起到灵活的削峰填谷的作用。
可以说,智能电动汽车既是出行产业碳中和的必然选择,也是实现碳中和目标的必要基础。
(二)出行元宇宙是元宇宙的新基建
信息的感知将走向大规模的高性能、高容量的传感器集群,感知数据将发生大规模融合;
信息的交互将从移动互联网时代以图形界面为主的交互走向线上线下一体化、虚实融合的“全真互联网”;
信息的处理将从移动计算走向高性能计算,算力需求呈指数级增长;
信息的传输将从4G通信网络走向5G甚至6G的低时延、高稳定的通信网络。
信息感知、交互、处理、传输全流程的基础是持续稳定的电力供给,低碳能源是元宇宙的底层基础设施。
总体而言,元宇宙的持续发展需要一个具备低碳能源、高能算力、融合感知、无缝通信能力的底层基础设施。
以智能电动汽车为载体的出行元宇宙,正是满足上述能力要求的最佳选择。
首先,从能源角度考虑,如前文所言,智能电动汽车作为移动能源调节单元,可对新型能源网络起到至关重要的“削峰填谷”调节作用,提高“绿电”的利用效率,支撑元宇宙对于持续稳定的高电力供给需求。
其次,从计算角度考虑,随着智能电动汽车的智能化水平逐步升级,单车算力水平亦水涨船高,车载中央计算平台成为潜在的高性能处理器资源。
未来,随着边缘计算、5G+V2X(车与外界一切交互)等技术的进一步发展,智能电动汽车将有机会成为移动计算调节单元,作为城市的边缘计算节点,在计算需求高峰时段补充计算资源,满足元宇宙的高能算力需求。
最后,从感知与通信角度考虑,元宇宙是现实世界与虚拟世界之间高度融合共生的形态,虚拟世界的构建需要现实世界端大规模的传感器布置,形成丰富且密集的感知触点;
而现实世界与虚拟世界之间的动态联系需要强大的通信能力以实现信息的无缝流转。
智能电动汽车为自动驾驶、智能座舱等功能上搭载的丰富传感器与交互设备,以及完备的通信设备搭载,使得智能电动汽车成为元宇宙的移动感知单元与移动通信单元,满足元宇宙的大规模融合感知需求与无缝通信需求。
综上所述,我们认为,智能电动汽车是元宇宙的最佳接入设备之一,以智能电动汽车为载体的出行元宇宙是元宇宙的新基建工程。
(三)出行元宇宙是智慧城市终局形态的关键构成
在出行元宇宙中,智能电动汽车早已脱离汽车本身单一的出行工具属性,如前文所言,智能电动汽车是出行元宇宙的能源单元、计算单元、感知单元和通信单元。
在出行元宇宙的交通网络中,智能电动汽车将成为智能运力单元。
依托智能电动汽车形成的能源网络、计算网络、感知网络、通信网络,智能电动汽车将具备完全的自动驾驶能力与多端互联能力,通过虚拟世界中的智慧交通系统,实现对真实世界的交通网络参与主体的统一调度与协同。
智能电动汽车作为交通网络的智能运力单元,将有效缓解城市交通拥堵问题,提高道路资源与运力设备利用率,提高交通运营效率。
区别于其他元宇宙接入设备,智能电动汽车最大的差异点在于其特有的空间属性。
随着整车智能化的发展,自动驾驶系统将人类从驾驶劳动中解放出来,感知与交互设备的极大丰富使得车内空间有了更多的可能性,智能电动汽车正逐步演进为智能移动空间。
在出行元宇宙的服务网络中,智能电动汽车将成为智能服务单元。
智能电动汽车将凭借其自主移动性以及空间属性,以移动智能服务空间单元的形式,接入城市服务网络。
智能电动汽车将在很大程度上对住宅、写字楼、商业地产、娱乐场所等职能进行替代,成为移动休息空间、移动办公空间、移动零售空间、移动娱乐空间等等,承载多元化的城市生活服务需求,实现城市服务的即时化,助力智慧城市美好生活。
可以说,以智能电动汽车为载体的出行元宇宙是智慧城市终局形态的关键构成。
三、出行元宇宙应用场景和机会
随着汽车的电动化与智能化变革的不断深化,出行元宇宙将率先在城市场景中初现雏形。
未来,在单车智能与车路协同的共同发展与作用下,智能电动汽车将在大部分城市道路场景中具备完全自动驾驶能力,将人类从驾驶劳动中解放出来,座舱智能化将得到极大的发展并创造更大价值,智能电动汽车将真正成为移动智能空间。
想象一下,未来的你,出行将乘坐具备完全自动驾驶能力的智能电动汽车,无须投入过多精力关注复杂的交通状况,而是可以放心地将一切驾驶任务交给汽车的自动驾驶系统,出行不再是繁重的驾驶任务,而是从A到B的空间智慧移动体验。
当你进入智能电动汽车中,车内的AI助理将第一时间感知你的到来,根据你的日程安排和喜好,自动为你规划最佳路线并将车内的温度、灯光、座椅等等调节至最适合你的选择。
依托车内丰富的感知与交互设备,以及AR/VR等技术的应用,可实现丰富的车内空间塑造,满足你在车内的休息、娱乐、办公等多元化需求。
未来,在城市场景之外,出行元宇宙将持续延伸拓展。
智能电动卡车将是出行元宇宙在连接山河湖海的高速干线场景中的另一载体。
与城市中的智能电动汽车相同,智能电动卡车将同样具备完全自动驾驶能力,并可通过智能电动卡车专用道的开辟,实现“自动驾驶+编队行驶”的结合应用,将有效提升高速干线物流运输的安全性、经济性与道路使用效率,促进便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的高速干线网络的构建。
(一)出行元宇宙的产业实践
出行元宇宙的发展将带动一批新的平台型企业发展,平台型企业的演进伴随着价值的消逝、转移与新生。
因此,智能电动汽车相关的领先主机厂、关键软硬件产品或服务供应商将有机会成为出行元宇宙的高价值平台型企业。
我们按照企业类型、角色及产业影响力,对出行元宇宙的主要玩家进行了划分,分别是以主机厂为主的出行元宇宙主导力量,以互联网科技企业和运营商企业为主的跨界力量,以及以地方政府为主的出行元宇宙助推力量。
在此基础上,我们选取了上述三类玩家中代表企业的出行元宇宙实践案例,加以梳理后,在下文呈现。
(二)出行元宇宙的主导力量:主机厂在出行元宇宙的产业实践
作为智能电动汽车的整体设计、开发与生产制造的集大成者,主机厂是出行元宇宙的主导力量。
随着电动化革命的深入发展,越来越多的主机厂将低碳能源作为重要的战略模块。
一方面,主机厂们在新能源汽车的产量与交付量上不断攀高峰,大有为未来的全社会电动化出行作铺垫的势头;
另一方面,为支持新能源汽车的广泛普及,便捷的汽车充电桩如雨后春笋般不断涌现。
而在这一过程中,不断进步的科学技术与越来越庞大的电动汽车规模使得双向充放电技术的落地成为可能。
车辆到电网(V2G)模式的诞生使得智能电动汽车正从单一的绿电承载者与消耗者向城市能源网络的分布式调节单元转型,其中小鹏、蔚来、理想、特斯拉等新兴造车势力成为这一发展趋势的坚定拥护者与先行者。
以新兴造车势力小鹏为例,2021年电动汽车制造商小鹏以98155辆的新能源汽车交付量稳居“蔚小理”三巨头势力的榜首,从其成长性看,2021年交付量是2020年的3.6倍,同比增长263%,意味着“电动汽车”的未来市场潜力正在被不断挖掘。
为应对如此迅疾的“电动化”趋势,小鹏在基建方面稳扎稳打,截至2021年11月底,已累计布局品牌超充站661座,覆盖228座城市。
未来小鹏将以覆盖全国333个地级行政区划单位与4个直辖市为发展目标,积极实践低碳绿色出行。
以蔚来为例,其在V2G技术上主打“换电”模式,在高峰时期可以将满电电池换为亏电电池,为配电网提供剩余能源;
在能源网络布局上其与国网电动合作,利用国网电动及其自有的京津冀地区的充电桩设施推广电动汽车,普及V2G模式,同时通过一系列电价补贴引导用户参与绿电交易;
在鼓励政策上其以奖励积分为刺激手段,鼓励智能电动汽车车主错峰充电、高峰放电,消耗夜间风电,减少配电网扩容需求。
蔚来V2G布局将在减少碳排放量的同时熨平城市用电峰值,使得充电高峰时段后移,从而帮助调控电网负荷,达到削峰填谷的作用。
随着特斯拉汽车的年度销售数量突破一百万辆,其越来越大的车辆基数为V2G提供了可观的规模效应;
而“百万英里”电池的诞生使得双向充放电对电芯寿命的衰减影响大大降低;
此外特斯拉已布局支持线上能源货币交易的平台Autobidder,进一步完善了绿电交易生态体系。
(三)出行元宇宙的跨界力量:互联网科技企业与通信运营商在出行元宇宙的产业实践
移动互联网时代诞生了一系列以互联网企业以及通信运营商为代表的巨头,它们积累了深厚的新一代数字技术优势与场景资源。
面对出行元宇宙的巨大价值,以百度、阿里巴巴、腾讯、中国移动、中国电信、中国联通为代表的巨头企业正加速进军智能电动汽车产业,成为跨界融合的重要力量,他们希望依托自身在移动互联网时代构建的软件应用生态以及云计算服务生态优势,逐步将生态延伸至汽车产业端,赋能汽车产业智能化转型。
当前,以中国联通为代表的互联网科技企业,在探寻移动互联网企业向出行元宇宙的过程中,已初步形成云边端的全栈布局。
具体而言,在云端,BAT依托大数据与人工智能技术优势,打造自动驾驶云服务;
依托软件应用生态资源优势,通过应用生态上车带动车联网云服务业务增长。
百度利用AI与大数据技术,提供智能车云服务;
基于智能驾驶经验,提供智能驾驶数据一体化解决方案;
而在云端AI芯片方面,其成立的独立昆仑芯片科技公司,已发布并量产昆仑1.0、2.0芯片。
阿里巴巴依托阿里云平台,为汽车产业客户提供集“采、传、存、算”一体化的自动驾驶数据存储解决方案;
在云端AI芯片方面,成立阿里平头哥半导体有限公司,先后发布多款AI芯片与SoC网络安全管理平台。
腾讯依托腾讯云优势和汽车行业业务特性,提供车联网云、自动驾驶云、汽车行业数据中台、出行PaaS等多种场景的汽车云服务方案;
在自动驾驶云服务上构建自动驾驶服务平台,其中包含HD Map高精地图服务平台、数据服务平台、仿真模拟平台与服务对接平台。
对于边端,BAT聚焦智慧交通,以项目总包角色,联合产业合作伙伴提供整体解决方案。
以百度的智能边缘方案为例,其将云计算能力拓展至用户现场,提供临时离线、低延时的计算服务;
将智能边缘与百度智能云配合,形成“云管理,端计算”的端云一体解决方案。
阿里巴巴提供的物联网边缘计算解决方案具备云边协同、近场计算软硬一体的特点;
而在2021年4月其推出云边一体小站,其中包括Neuro边缘计算终端等智能高速软硬一体产品。
腾讯基于TMEC着力打造车路协同实践,其中包括边缘计算TMEC平台、车联网V2X平台与车路协同开放平台。
对于车联网V2X平台,其底层是路侧基础设施,平台层提供多种V2X应用服务能力并进而为上层的应用开发和运行提供支撑;
对于协同开放平台,主要在于引入运营商、主机厂、车载终端等生态伙伴,以共建智慧出行生态模式。
在车端,BAT发力智能驾驶与智能座舱,为主机厂提供智能汽车软件服务解决方案。
百度在Robotaxi领域发布了萝卜快跑自动驾驶出行服务平台;
推出阿波罗(Apollo)智能汽车解决方案,依托其在智能驾驶、智能车联等领域的积累,为主机厂提供网络分析法(ANP)、自主泊车技术(AVP)等自动驾驶解决方案与小度车载OS车联网解决方案等。
阿里巴巴联合上汽集团成立斑马智行,依托阿里巴巴在语音、视觉、芯片、IoT、云计算、地图、支付、电商等领域的技术与生态优势,提供智能汽车操作系统、智能汽车与数字交通解决方案。
基于腾讯云计算、AI、大数据与庞大的应用生态能力,腾讯打造了腾讯车联TAI以提供智能座舱语音助手、智能座舱应用生态服务,如腾讯随行、爱趣听等。
当前,以中国移动、中国联通、中国电信为代表的通信运营商在布局出行元宇宙时,则选择以车联网为切入点,致力于转型车联网运营服务商,基于5G+MEC,发挥其云网一体、云边一体竞争优势,构建人、车、路协同式智能交通生态。
云网一体、云边协同成为5G时代运营商转型车联网布局的制高点。
在车联网布局现状上,以中国移动为例,其依托中移物联网5G-V2X核心设备与解决方案能力,推进智慧城市、智慧交通方案落地实践。
如:2017~2021年在无锡完成全球首个城市开放道路车路协同项目部署工作;
2019年在上海市东海大桥部署路侧单元V2X设备,助力上汽集团5G+L4智能驾驶重卡落地。
中国电信将部署在靠近用户的MEC能力组合打包为车联网解决方案,提供低时延高宽带服务。
例如,2020年6月,在雄安新区携手中兴通讯成功打造的中国首个城市级应用边缘计算节点,即绿色智能交通先行示范区车路协同,成为云网融合在车联网场景的首次成功实践。
中国联通主要是基于MEC边缘云构建人、车、路协同式智能交通生态系统。
例如:
2018年10月宣布在MEC平台技术、MEC典型应用场景验证等方面与百度开展合作,打造兼容电信MEC功能和互联网边缘计算应用需求的开放平台;
2019年联合吉利汽车研究院、华为共同打造基于5G+MEC边缘云的V2X智能驾驶应用;
2019年与宝马中国合作开展基于5G移动通信网络的自动驾驶验证项目,包括实验用5G网络环境的搭建,以探索不同场景下自动驾驶应用。
(四)出行元宇宙的助推力量:地方政府在出行元宇宙的产业实践
出行元宇宙是智慧城市终局形态的关键构成。
因此,地方政府作为城市的首要管理者,相继以政策扶持、招商引资、建立示范区等方式,积极推动自动驾驶、车路协同、智慧交通等出行元宇宙相关的关键技术在当地的落地应用。
地方政府逐步成为出行元宇宙发展的重要助推力量。
例如,2020年苏州市政府率先与中国移动合作开展苏州5G车联网城市级验证与应用项目,这也是中国首批5G新基建车路协同项目,因而受到广泛关注。
在上述项目发布的5G自动驾驶五大应用场景中,“智慧公交”项目引入无人驾驶通用方案公司——轻舟智航,推出全国首个公开道路5G自动驾驶网约巴士,并宣布将在核心CBD区域启动3条微循环公交线路常态化运营,为市民日常通勤提供安全、便捷的接驳服务。
广州市作为2021年全国新基建标杆城市,则聚焦于Robobus,在黄埔区率先引入百度Apollo发布的新一代无人小巴阿波龙Ⅱ。
作为智能公共交通汽车,阿波龙II将作为重要运力与传统运力进行衔接,帮助解决城市出行“最后一公里”不通畅的问题。
此外,阿波龙II还将根据黄埔区具体交通需求提供定制化的移动出行场景服务,在释放运力的同时叠加诸如景区路线游览、约车模式等多种丰富的出行体验。
作为中国科技创新中心,北京在推动自动驾驶技术发展与探索产业落地路径上,再一次发挥了其领先与示范作用,2021年4月,北京率先成立中国首个智能网联汽车政策先行区,物理范围以亦庄新城225平方公里为主。
自成立以来,先行区相继完成了自动驾驶高速测试场景开放以及中国首个自动驾驶出行服务商业化试点开放。
除了Robotaxi与Robobus,在整体交通布局上,V2X也正在见证着城市智慧交通系统的进化。
2021年底江苏无锡与华为在车联网方面达成战略合作,利用华为的C-V2X车联网城市商用部署可以将信号灯、交通状态等广播资讯传递到汽车上,从而实现车与车、车与人、车与路、车与网之间的低时延高可靠感知资讯交换,给辅助驾驶、城市交通管理、道路安全和出行效率方面带来显著的提升。

